降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶可用課件

第5章細(xì)胞的能量供應(yīng)和利用降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶細(xì)胞的能量通貨——ATPATP的主要來源——細(xì)胞呼吸能量之源——光與光合作用第1節(jié)降低化學(xué)反應(yīng)活化能的酶本節(jié)聚集：1.細(xì)胞代謝為什么離不開酶？2.酶是什么？3.科學(xué)家是怎樣研究酶的本質(zhì)的？預(yù)習(xí)要求1、能說出酶的作用及其原理2、找出關(guān)于酶本質(zhì)的探索中各位科學(xué)家得到的結(jié)論3、總結(jié)酶的本質(zhì)4、總結(jié)酶的特性5、請(qǐng)找出實(shí)驗(yàn)中自變量、因變量、無關(guān)變量、問題探討討論：1.1783年斯巴蘭讓尼的實(shí)驗(yàn)要解決什么問題？2.是什么物質(zhì)使肉塊消失了？3.怎樣才能證明你的推測(cè)？一、細(xì)胞代謝cellularmetabolism:細(xì)胞中每時(shí)每刻都進(jìn)行著許多化學(xué)變化的統(tǒng)稱。葉綠體：CO2+H2O（CH2O)+O2光能

酶線粒體:

C6H12O6+6H2O+O26CO2+12H2O+能量氧氣酶核糖體：

氨基酸

多肽酶縮合脫水要求1．知道并理解酶在細(xì)胞代謝中的作用。2．進(jìn)行有關(guān)的實(shí)驗(yàn)和探究，學(xué)會(huì)控制自變量，觀察和檢測(cè)因變量的變化，以及設(shè)置對(duì)照組3.酶的本質(zhì)4.酶的特性提高化學(xué)反應(yīng)速率的途徑：

(1)用加熱或光照給反應(yīng)體系提供能量。(2)使用催化劑。

那么，為什么使用催化劑可以提高反應(yīng)速率呢？思考：1molH2O2由常態(tài)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)時(shí)需要吸收75KJ的熱量，這75KJ就是每molH2O2的活化能。但加入過氧化氫酶時(shí)，H2O2只要吸收29KJ的熱量就可以轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S的狀態(tài)。少了的46KJ的熱量是不是由過氧化氫酶提供的呢？如果不是由過氧化氫提供的，那么如何解釋為何少了46KJ的熱量呢？活化能：

在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)開始時(shí)，反應(yīng)物分子的平均能量水平較低，為“初態(tài)”。在反應(yīng)的任何一瞬間反應(yīng)物中都有一部分分子具有了比初態(tài)更高一些的能量，高出的這一部分能量稱為“活化能”在一定溫度下，1mol反應(yīng)底物全部進(jìn)入活化態(tài)所需要的自由能就是該反應(yīng)底物的活化能。單位J/mol酶和一般催化劑的作用就是降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能，從而使活化分子數(shù)增多，反應(yīng)速度加快。酶的催化機(jī)理是降低活化能二、酶在細(xì)胞代謝中的作用各條件使反應(yīng)加快的本質(zhì)：加熱：Fe3+：酶：提高分子的能量降低化學(xué)反應(yīng)的活化能更顯著地降低化學(xué)反應(yīng)的活化能正是由于酶的催化作用，細(xì)胞代謝才能在溫和條件下高效有序地快速進(jìn)行。細(xì)胞內(nèi)的環(huán)境是一個(gè)常溫常壓下的狀態(tài)？酶的本質(zhì)討論：1、巴斯德他李比希的觀點(diǎn)，各有什么積極意義？各有什么局限？2、他們之間的爭(zhēng)論對(duì)于后人進(jìn)一步研究酶的本質(zhì)起到了什么作用？3、從畢希納的實(shí)驗(yàn)可以得出什么結(jié)論？4、薩姆納歷時(shí)9年證明脲酶是蛋白質(zhì)，并獲諾貝爾獎(jiǎng)。你認(rèn)為他成功的原因是什么？5、請(qǐng)給酶下一個(gè)完整的定義。巴斯德之前發(fā)酵是純化學(xué)反應(yīng)，與生命活動(dòng)無關(guān)巴斯德李比希引起發(fā)酵的是細(xì)胞中的某些物質(zhì)，但這些物質(zhì)只有在酵母菌細(xì)胞死亡裂解后才能發(fā)揮作用。畢希納酵母細(xì)胞中的某些物質(zhì)能夠在酵母細(xì)胞破碎后繼續(xù)起催化作用，就像在活酵母細(xì)胞中一樣。薩姆納酶是蛋白質(zhì)切赫、奧特曼少數(shù)RNA也具有生物催化功能。發(fā)酵與活細(xì)胞有關(guān)，沒有活細(xì)胞參與，糖不能變成酒精。酶來源功能化學(xué)本質(zhì)多數(shù)是蛋白質(zhì)類化合物，少數(shù)是RNA?；罴?xì)胞產(chǎn)生的催化劑酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物酶的分類細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外、體外課前復(fù)習(xí)1、酶的概念：酶是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化作用的有機(jī)物，其中絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)，少數(shù)是RNA（1）化學(xué)本質(zhì)化學(xué)本質(zhì)絕大多數(shù)是蛋白質(zhì)少數(shù)是RNA合成原料氨基酸核糖核苷酸合成場(chǎng)所核糖體細(xì)胞核（真核生物）、細(xì)胞質(zhì)（原核生物）來源一般來說，活細(xì)胞都能產(chǎn)生酶存在場(chǎng)所細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外生理功能生物催化作用作用原理降低化學(xué)反應(yīng)所需的活化能（2）種類：①按存在位置分：

胞內(nèi)酶：合成后在細(xì)胞內(nèi)起作用的酶，如呼吸酶、ATP合成酶

胞外酶：合成后分泌到細(xì)胞外起作用的酶，如消化酶

②按功能分：水解酶：催化體內(nèi)物質(zhì)水解的酶

合成酶：在物質(zhì)合成時(shí)起作用的酶相同點(diǎn)：改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身不被消耗。加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達(dá)到化學(xué)反應(yīng)平衡的時(shí)間，但不改變平衡點(diǎn)。降低活化能，使速率加快。酶的催化作用和無機(jī)催化劑的比較酶所催化的反應(yīng)叫酶促反應(yīng)。酶促反應(yīng)中被酶作用的物質(zhì)叫做底物，經(jīng)反應(yīng)生產(chǎn)的物質(zhì)叫做產(chǎn)物。方法步驟：過氧化氫溶液肝臟研磨液

滴入3滴1212氯化鐵溶液

滴入3滴

比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率三、酶的特性1、事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的

倍。107～1013（一）、酶具有高效性2、驗(yàn)證酶具有高效性的實(shí)驗(yàn)—比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率（1）實(shí)驗(yàn)原理：①過氧化氫可在過氧化氫酶或無機(jī)催化劑三價(jià)鐵離子催化下分解成水和氧氣②比較H2O2在過氧化氫酶、Fe3+等不同條件下氣泡產(chǎn)生的多少或衛(wèi)生香燃燒的劇烈程度，了解過氧化氫酶的催化作用的高效性三、酶的特性1、事實(shí)上，酶的催化效率一般是無機(jī)催化劑的

倍。107～1013（一）、酶具有高效性2、驗(yàn)證酶具有高效性的實(shí)驗(yàn)—比較過氧化氫酶和Fe3+的催化效率（1）實(shí)驗(yàn)原理：①過氧化氫可在過氧化氫酶或無機(jī)催化劑三價(jià)鐵離子催化下分解成水和氧氣②比較H2O2在過氧化氫酶、Fe3+等不同條件下氣泡產(chǎn)生的多少或衛(wèi)生香燃燒的劇烈程度，了解過氧化氫酶的催化作用的高效性（2）實(shí)驗(yàn)過程的變量及對(duì)照分析自變量溫度：如2號(hào)：900C水浴加熱催化劑：如3號(hào)：加入3.5%FeCl3溶液2滴如4號(hào)：加入20%肝臟研磨液2滴因變量H2O2分解速度，用產(chǎn)生氣泡數(shù)目的多少表示無關(guān)變量H2O2加入的量；實(shí)驗(yàn)室的溫度FeCl3溶液和肝臟研磨液的新鮮程度對(duì)照組1號(hào)試管實(shí)驗(yàn)組2、3、4號(hào)試管（3）實(shí)驗(yàn)流程：思考1：酶的催化效率是如此的高效，那么酶是不是就是萬能的了？就一種酶是不是就可以催化所有的化學(xué)反應(yīng)了呢？思考2：口腔里有唾液淀粉酶，為什么塞進(jìn)牙縫里的肉絲兩天后還沒被消化?原來酶還有專一性每一種酶只能催化

化學(xué)反應(yīng)。細(xì)胞代謝能夠有條不紊地進(jìn)行，與酶的

是分不開的。二、酶具有專一性一種或一類4000專一性目前發(fā)現(xiàn)的酶有

多種,它們分別催化不同的化學(xué)反應(yīng)。我給你實(shí)驗(yàn)材料，你能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并自己動(dòng)手做嗎？實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則：①對(duì)照原則②單一變量原則友情提示說說看，你的實(shí)驗(yàn)思路？酶的專一性的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)（1）實(shí)驗(yàn)分析（2）實(shí)驗(yàn)原理：

①淀粉（非還原糖）在相應(yīng)酶（淀粉酶）催化下可分解產(chǎn)生麥芽糖（還原糖）、蔗糖（非還原糖）在相應(yīng)酶（蔗糖酶）催化下可分解產(chǎn)生葡萄糖和果糖。還原糖可與斐林試劑在水浴加熱條件下產(chǎn)生磚紅色沉淀②用淀粉酶分別催化淀粉和蔗糖后，再用斐林試劑鑒定。根據(jù)是否有磚紅色沉淀來判定淀粉酶是否對(duì)二者都有催化作用，從而探索酶的專一性（3）實(shí)驗(yàn)流程：自變量因變量無關(guān)變量不同底物淀粉是否分解（用是否出現(xiàn)磚紅色沉淀表示）溶液的pH、溫度、淀粉酶溶液的新鮮程度等操作項(xiàng)目試管121注入可溶性淀粉2ml無2注入蔗糖溶液無2ml3注入新鮮淀粉酶溶液并震蕩2ml2ml4500C溫水保溫5min5min5加入斐林試劑并搖勻1ml1ml6將試管下部放入600C熱水中2min2min7觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果有磚紅色沉淀無磚紅色沉淀結(jié)論淀粉酶具有專一性，只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解小結(jié)與繼續(xù)研究：酶具有高效性和專一性；那么它的這兩個(gè)特性的發(fā)揮是不是在任何條件下都可以呢？思考：感冒發(fā)燒的你為什么不想吃飯呢？我們的假設(shè)：溫度可以影響酶的活性你又該動(dòng)腦筋了，想想怎么用實(shí)驗(yàn)去探究溫度是如何影響酶的活性的？怎么樣才能使你的假設(shè)變?yōu)槭聦?shí)？？問題聚焦1、選擇淀粉酶還是H2O2酶作為實(shí)驗(yàn)材料？三組，高溫，低溫和常溫！2、我要設(shè)計(jì)幾組實(shí)驗(yàn)？選擇幾個(gè)溫度？淀粉酶，H2O2受溫度影響也會(huì)分解3、觀察指標(biāo)怎么確定，選擇什么樣的鑒定試劑？碘液，看是否變藍(lán)溫度能影響酶的活性（1）實(shí)驗(yàn)分析自變量因變量無關(guān)變量溫度淀粉分解量的多少（用是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺表示）淀粉溶液的量、溶液的pH、溫度、淀粉酶溶液的新鮮程度、反應(yīng)時(shí)間等（2）實(shí)驗(yàn)原理：①淀粉遇碘液呈現(xiàn)藍(lán)色，淀粉在淀粉酶催化下可產(chǎn)生麥芽糖，麥芽糖遇碘液無藍(lán)色出現(xiàn)②溫度能影響酶的活性，從而影響淀粉的水解，滴加碘液，根據(jù)是否出現(xiàn)藍(lán)色及藍(lán)色的深淺來判斷酶的活性（3）實(shí)驗(yàn)流程：實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入可溶性淀粉溶液2ml2ml2ml2控制不同溫度條件（5min）600C熱水沸水冰塊3加入新鮮的淀粉酶溶液，搖勻，靜待5min1ml1ml1ml4加入碘液1滴1滴1滴5觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不出現(xiàn)藍(lán)色藍(lán)色（深）藍(lán)色(淺)（4）注意事項(xiàng)：①2、3步驟不能顛倒，否則酶將淀粉分解，實(shí)驗(yàn)不能成功②本實(shí)驗(yàn)不宜選用斐林試劑，因?yàn)殪沉衷噭┡c還原糖只有在加熱的條件下才能生成磚紅色沉淀，而該實(shí)驗(yàn)需要控制溫度pH對(duì)酶活性的影響（1）實(shí)驗(yàn)原理：①過氧化氫可在過氧化氫酶催化下分解成水和氧氣②pH可影響酶活性，從而影響O2的產(chǎn)生量，根據(jù)的產(chǎn)生量的多少可判斷pH對(duì)酶活性的影響（2）實(shí)驗(yàn)流程：實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容試管1試管2試管31注入等量過氧化氫酶溶液2滴2滴2滴2注入不同pH的溶液1ml蒸餾水1ml鹽酸1mlNaOH3注入等量的H2O2溶液2ml2ml2ml4觀察現(xiàn)象有大量氣泡無氣泡產(chǎn)生無氣泡產(chǎn)生酶的特性

高效性：催化效率很高，大大提高反應(yīng)速率

專一性：任何一種酶只作用于一種或幾種相關(guān)的化合物

多樣性：種類繁多

易變性：容易被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞

反應(yīng)條件較溫和：四、影響酶促反應(yīng)速率的因素①溫度：在一定的溫度范圍（0-400C）內(nèi)，酶的催化作用隨著溫度的升高而加快。一般來說，溫度每升高100C，反應(yīng)速度就相應(yīng)提高一倍。但超過600C，絕大數(shù)的酶就會(huì)失去活性。00C左右時(shí)，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高，因此，酶制劑適于在低溫（0-40C）下保存一般來說，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35-400C之間；植物體內(nèi)的酶最適溫度在40-500C之間；部分細(xì)菌和真菌甚至達(dá)到700C②pH酶對(duì)環(huán)境中的pH十分敏感。酶只有在一定的范圍內(nèi)才能表現(xiàn)出活性，超過這個(gè)范圍，酶就會(huì)失活

動(dòng)物體內(nèi)的酶最適pH大多在6.5—8.0之間，如唾液淀粉酶在6.2—7.4，腸消化酶在7.6，但也有例外如胃蛋白酶在0.9--1.5；植物體內(nèi)的酶最適pH大多在4.5—6.5之間③激活劑：能夠提高酶活性的物質(zhì)，例如：NaCl是唾液淀粉酶的激活劑；一些金屬離子和無機(jī)鹽離子是一些酶的激活劑，如Mg2+是ATP合成酶的激活劑④抑制劑：能夠抑制酶活性或?qū)е旅富钚詥适У奈镔|(zhì)，例如：某些重金屬鹽、有機(jī)酸⑤酶濃度⑥反應(yīng)物（底物）濃度五、酶的應(yīng)用：（1）醫(yī)藥應(yīng)用：①溶菌酶能夠溶解細(xì)菌的細(xì)胞壁，具有抗菌消炎作用②多酶片中含有多種消化酶，具有治療消化不良（2）工業(yè)生產(chǎn)：果膠酶能分解果肉細(xì)胞壁中的果膠，提高果汁產(chǎn)量，使果汁變得清亮（3）生活用品：加酶洗衣粉、含酶牙膏實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)小結(jié)解題技巧：A、審題技巧：一劃二抓三分析B、結(jié)論歸納技巧：①實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹苯幼鳛榻Y(jié)論（常見于驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)試題）②結(jié)論是依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果展示圖表數(shù)據(jù)或曲線描述自變量和因變量的變化關(guān)系

C、課題提煉技巧：參考模式：“自變量對(duì)因變量……影響”實(shí)驗(yàn)?zāi)康淖宰兞亢鸵蜃兞繉?shí)驗(yàn)試劑器材實(shí)驗(yàn)操作步驟實(shí)驗(yàn)結(jié)果結(jié)論D、實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)的一般模式：①分組編號(hào)→②變量處理（實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組設(shè)置）→③置于適宜條件實(shí)驗(yàn)，觀察記錄實(shí)驗(yàn)觀測(cè)指標(biāo)E、材料選擇的原則：一是題目給出的實(shí)驗(yàn)試劑和材料都必須充分運(yùn)用二是除非題目條件允許，否則不能自己隨意增加實(shí)驗(yàn)試劑和材料

F、探究性實(shí)驗(yàn)可能出現(xiàn)的結(jié)果是不惟一的，一般有三種可能：①變量促進(jìn)結(jié)果②變